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尼罗河流域全新世气候演变与三角洲早期农业活动的响应

赵小双  
【摘要】:尼罗河三角洲是古埃及文明的重要发源地,也是现今人口最稠密的地区之一,不仅汇聚了埃及50%以上的人口,而且面临着气候干旱背景下三角洲地区用水日益紧张的问题。三角洲地区的环境变化,受到流域气候变化而引起的尼罗河水文变化影响。尼罗河三角洲作为流域沉积物的汇,记录了丰富的流域气候与水文信息,涵盖了流域季风降雨的变化信息,进而揭示赤道热带辐合带(ITCZ)南北迁移规律。此外,尼罗河三角洲平原上分布着众多古遗址,见证了悠久的人类活动历史,是研究流域水文气候变化与人类活动响应的理想场所。本研究在尼罗河下游Faiyum盆地获得全新世钻孔FA-1,在尼罗河三角洲中西部著名的Sais Hagar遗址附近获得钻孔SH-1,探讨全新世流域气候变化与早期农业活动的可能联系。利用沉积物粒度、石英形态、孢粉、炭屑等多种代用指标,在AMS ~(14)C年代学基础上,重建了全新世以来尼罗河流域气候变化、三角洲古生态环境变化和人类活动历史;结合研究区古遗址的时空分布特征,探讨了流域气候水文变化与三角洲古生态环境变化之间的内在联系、以及古人类活动对此的响应与适应的过程和机理。通过上述研究,取得以下主要进展及认识:1.利用FA-1钻孔沉积物石英磨圆度指标,区分了全新世沉积物来源。认为沉积物中磨圆度极好且具有锈斑的石英颗粒大多来自近源沙漠,而透明-半透明的棱角状石英多来自尼罗河流域。因此棱角状石英含量与尼罗河流域的湿润气候相关,而具有锈斑且磨圆度极好的石英含量代表了干旱气候下的近缘沙漠来源。利用SH-1钻孔的罗汉松科和水龙骨科孢粉代表的尼罗河上游来源花粉含量,指示流域降雨强弱。石英磨圆度和花粉指标反映,非洲湿润期始于ca.9700 cal yr BP并持续至ca.5800 cal yr BP,此后流域气候逐渐趋干,并在ca.5800–5500 cal yr BP和ca.4200 cal yr BP出现极端干旱事件,后者可能导致了古埃及古王国文明(Old Kingdom:ca.4650–4110 cal yr BP)的衰落。ca.4200 cal yr BP后,流域进入长期干旱。石英颗粒特征和尼罗河上游花粉含量反映的尼罗河流域古水文变化过程与非洲夏季风的历史变迁密切相关,并受控于太阳辐射变化导致的热带辐合带(ITCZ)的南北向迁移。2.Sais Hagar遗址附近的SH-1钻孔沉积物孢粉记录表明,以香蒲属、睡莲属、狐尾藻及莎草科为代表的湿地植物,反映了地表湿润程度;而以菊科、藜科/苋科、蒿属等为代表的旱生植物反映了局地干旱程度。结果表明,ca.9000–7000cal yr BP期间,湿地植物花粉含量为43.3%,处于全孔最高,其中沉水植物狐尾藻和浮水植物睡莲属含量也为全孔最高,而旱生植物花粉含量为26.1%,处于全孔最低,指示该时期三角洲以泛滥平原为主。ca.7000–5800 cal yr BP期间,湿地植物花粉含量下降至32.7%,旱生植物含量小幅增加至29.0%,反映此时三角洲地表环境逐渐趋干,以沼泽湿地环境为主。ca.5800 cal yr BP后,湿地植物花粉含量逐渐下降至27.3%,而旱生植物花粉含量增加至40%,反映流域气候趋干背景下三角洲湿地萎缩,被干草甸取代的过程。尤其是ca.4200–4000 cal yr BP,旱生植物花粉含量达到峰值(53%),而湿地植物花粉含量仅占17.6%,指示极度干旱的地表环境。3.利用SH-1钻孔中≥35μm的禾本科花粉和≥100μm的微炭屑反映了尼罗河三角洲的早期人类活动信息。结果表明,在ca.6700 cal yr BP禾本科(≥35μm)和微炭屑(≥100μm)大量增加,标志着早期农业的开始,这是迄今为止尼罗河三角洲上发现的最早的农业文明。禾本科花粉(≥35μm和35μm)相对含量变化显示,35μm禾本科花粉含量波动较小,并未出现与≥35μm禾本科同期增加的趋势,没有表现出谷物驯化过程的特征,反映了当地的谷物可能是外来引入。相比早期研究认为农业文明可能主要在ca.6000 cal yr BP传入三角洲地区,本研究可能将该时间前推约700年。4.SH-1钻孔的年代学及代用环境和气候指标综合分析揭示:在农业活动早期阶段(ca.6700–5500 cal yr BP),旱生植物花粉含量的增加及≥35μm的禾本科花粉含量减少,指示干旱加剧情境下,早期农业衰退,反映该时期人类活动主要是以被动适应环境为主。到农业后期(ca.5500–2250 cal yr BP),虽然流域气候干旱加剧,三角洲湿地退化,但≥35μm的禾本科花粉含量却较之前明显增多,反映该时期人类活动逐渐由适应环境向改造环境转变。前王朝-早王朝时期(ca.6000–4650 cal yr BP),古人类遗址数量增加、规模扩大可能与古人逐渐改造自然环境有关。干旱加剧后,古人类遗址数量减少,规模萎缩,逐渐向三角洲东部集中。尤其是ca.4200 cal yr BP极端干旱事件后,遗址数量大幅减少。而ca.4000cal yr BP之后浮水蕨类植物满江红属的大量增加,可能指示了人类进行开渠引水以改善灌溉条件,反映人类改造自然能力的提升。


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